Gli esseri umani e molti altri mammiferi mantengono la temperatura corporea a circa 37°C (98.6°F), che è ideale per tutti i processi di regolazione. Le funzioni vengono compromesse quando la temperatura corporea si discosta notevolmente dal range normale, il che potrebbe provocare colpi di calore, ipotermia o, nel peggiore dei casi, la morte. Tuttavia, se la temperatura corporea potesse essere portata artificialmente nell’intervallo normale, questi problemi potrebbero essere risolti.
L'area preottica dell'ipotalamo, che regola i processi essenziali del corpo, è dove si trova il centro di controllo della temperatura del cervello. Ad esempio, l’area preottica invia un segnale al corpo per aumentare la temperatura per combattere virus, germi e altri organismi patogeni quando riceve segnali dal mediatore prostaglandina E (PGE2), che viene creato in risposta alle infezioni.
Tuttavia, non è ancora chiaro quali neuroni nell’area preottica rilascino il comando per aumentare o diminuire la temperatura corporea.
Un gruppo di ricerca presso Università di Nagoya in Giappone ha identificato i neuroni critici che mantengono la temperatura corporea a 37°C nei mammiferi. Nel loro studio, hanno riferito che un gruppo di neuroni, chiamati neuroni EP3, nell’area preottica del cervello, svolgono un ruolo chiave nella regolazione della temperatura corporea dei mammiferi.
Nello studio sui ratti gli scienziati si sono concentrati principalmente sui neuroni EP3 dell'area preottica, che esprimono i recettori EP3 della PGE2, e hanno studiato la funzione di regolazione della temperatura corporea.
Gli scienziati hanno innanzitutto esaminato il modo in cui le variazioni della temperatura ambientale influenzano l'attivazione dei neuroni EP3 nella regione preottica. I ratti preferiscono una temperatura di circa 28 °C nel loro habitat. I topi sono stati sottoposti a condizioni di freddo (4°C), ambiente (24°C) e caldo (36°C) per due ore. I risultati hanno dimostrato che l’esposizione a 4°C e 24°C non ha attivato i neuroni EP3, ma l’esposizione a 36°C sì.
Per determinare dove vengono trasmessi i segnali dai neuroni EP3, gli scienziati hanno poi esaminato le fibre nervose dei neuroni EP3 nella regione preottica. Lo studio ha scoperto che le fibre nervose sono disperse in tutto il cervello, soprattutto nell'ipotalamo dorsomediale (DMH), responsabile dell'attivazione del sistema nervoso simpatico. Secondo la loro indagine, l'acido gamma-aminobutirrico (GABA), un potente inibitore dell'eccitazione neuronale, è la molecola che i neuroni EP3 utilizzano per il trasferimento del segnale al DMH.
Gli scienziati hanno alterato sperimentalmente l'attività dei neuroni EP3 utilizzando un metodo chemogenetico per comprendere meglio la funzione di questi neuroni nella regolazione della temperatura. Hanno scoperto che l'aumento della temperatura corporea deriva dalla soppressione dell'attività dei neuroni mentre l'abbassamento deriva dalla loro attivazione.
Insieme, i risultati di questo studio hanno dimostrato che i neuroni EP3 nell’area preottica sono essenziali per il controllo della temperatura corporea perché rilasciano GABA per comunicare segnali inibitori ai neuroni DMH, che regolano le risposte simpatiche.
Il professor Kazuhiro Nakamura dell'Università di Nagoya ha detto: “Probabilmente, i neuroni EP3 nell’area preottica possono regolare con precisione la potenza del segnale per regolare con precisione la temperatura corporea”.
“Ad esempio, in un ambiente caldo, i segnali vengono aumentati per sopprimere le uscite simpatiche, con conseguente aumento del flusso sanguigno nella pelle per facilitare la radiazione del calore corporeo per prevenire il colpo di calore. Tuttavia, in un ambiente freddo, i segnali vengono ridotti per attivare le uscite simpatiche, che promuovono la produzione di calore nel tessuto adiposo bruno e in altri organi per prevenire l’ipotermia. Inoltre, al momento dell’infezione, la PGE2 agisce sui neuroni EP3 per sopprimere la loro attività, attivando le uscite simpatiche per sviluppare la febbre”.
I risultati di questo studio potrebbero portare alla creazione di una tecnologia che modifica artificialmente la temperatura corporea e ha potenziali applicazioni in numerose specialità mediche. È interessante notare che questa tecnologia può aiutare a trattare l’obesità mantenendo una temperatura corporea leggermente elevata che favorisce la combustione dei grassi.
Prof. Nakamura disse, “Oltre a ciò, questa tecnologia potrebbe portare a nuove strategie per la sopravvivenza delle persone negli ambienti globali più caldi, che stanno diventando un serio problema mondiale”.
Riferimento della Gazzetta:
- Yoshiko Nakamura, Takaki Yahiro et al. I neuroni preottici che esprimono il recettore EP3 delle prostaglandine controllano bidirezionalmente la temperatura corporea tramite la segnalazione tonica GABAergica. Anticipi Scienza. DOI: 10.1126/sciadv.add5463
